Al-SiC高剛度輕體材料制備和表征.pdf

1、Al/SiC高剛度輕體材料由于具有低密、高強(qiáng)度及高熱導(dǎo)率得到了廣泛的應(yīng)用。目前對(duì)于高剛度超輕體Al/SiC復(fù)合材料研究較少，本文通過(guò)改變Al/SiC復(fù)合材料的制備方法成功制備出超高體積分?jǐn)?shù)Al/SiC復(fù)合材料，其致密度、抗壓強(qiáng)度和彈性模量均得到提高。
　　本文利用硅藻土和C粉為原料，采用碳熱還原法成功制備出高純度的SiC粉體，并對(duì)配碳量比、催化劑含量、不同溫度、不同保溫時(shí)間的因素進(jìn)行了分析。其中溫度和保溫時(shí)間對(duì)SiC的生成率影響較

2、大，溫度越高、保溫時(shí)間越長(zhǎng)SiC的生成率越高;配碳量比對(duì)SiC的生成率也有一定影響，配碳量比越大，生成率越高。當(dāng)配碳量比超過(guò)1∶5時(shí)，SiC的生成率幾乎不變;原料中加入Fe2O3能加快反應(yīng)的進(jìn)行，但加入的Fe2O3的含量超過(guò)3％時(shí)，便會(huì)降低SiC的生成率。通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)預(yù)測(cè)的最佳工藝為溫度為1500℃、保溫時(shí)間為5h、配碳量比為1∶6、催化劑含量為3％，在該工藝條件制備的SiC粉體純度為92.85％。之后采用熱壓法和放電等離子燒結(jié)法制備高

3、體積分?jǐn)?shù)的Al/SiC合金復(fù)合材料，制備出增強(qiáng)體SiC顆粒體積分?jǐn)?shù)為70％Al/SiC復(fù)合材料。
　　本文通過(guò)對(duì)Al/SiC合金復(fù)合材料的組織觀察和力學(xué)性能分析，主要得到以下結(jié)論:顆粒配比可以提高SiC粉末的相對(duì)密度并增加了Al/SiC復(fù)合材料的相對(duì)密度。粉末冶金制備的Al/SiC復(fù)合材料相對(duì)密度在90％左右，增強(qiáng)相分布有團(tuán)聚現(xiàn)象，界面無(wú)明顯的孔洞，經(jīng)過(guò)XRD相分析發(fā)現(xiàn)界面出現(xiàn)Al4C3脆性相，采用顆粒級(jí)配比方法制備的SiC/Al

4、復(fù)合材料的最大抗壓強(qiáng)度達(dá)到55MPa，單顆粒尺寸Al/SiC復(fù)合材料最大抗壓強(qiáng)度為42MPa。在增強(qiáng)相體積分?jǐn)?shù)相同時(shí)，顆粒級(jí)配比法制備的Al/SiC復(fù)合材料的抗壓強(qiáng)度高于單顆粒尺寸Al/SiC復(fù)合材料。在600℃下利用等離子燒結(jié)法，制備出體積分?jǐn)?shù)為70％Al/SiC合金基復(fù)合材料，相對(duì)密度達(dá)到92.4％。合金元素Si增加了合金熔融態(tài)的流動(dòng)性，降低了復(fù)合材料界面的表面張力，提高了SiC與Al基體的潤(rùn)濕性，并且抑制了脆性相Al4C3的生成，